空氣能熱水器是按照“逆卡諾”原理工作的，形象地說，就是“室外機”像打氣筒一樣壓縮空氣，使空氣溫度升高，然后通過一種-17℃就會沸騰的液體傳導熱量到室內的儲水箱內，再將熱量釋放傳導到水中。簡單來說是吸收空氣中的熱量來加熱水溫，被吸收熱量的空氣被運用到廚房，解決悶熱問題。

空氣能熱水器壓縮機把制冷劑壓縮成高溫高壓制冷劑之后進入水側換熱器，先把熱量傳遞給水，之后節流降壓進入空氣能熱水器外側換熱器內蒸發從周圍環境空氣中吸收熱量，完成一次單一循環。

空氣能熱水器是比較通俗的說法，實際上應該叫“空氣源熱泵熱水器”。空氣能熱水器利用“逆卡諾”原理工作的，通過室外機和空氣接觸，吸收空氣中的熱能，但是僅僅吸收的熱能溫度是不夠的，這就需要一種裝置把空氣的體積大大壓縮，使空氣的溫度上升到可以利用的狀態。比如說今天室外溫度30度，那么吸收了空氣中的30度熱溫，再壓縮做功釋放25度溫度，就可以得到55度的熱水了。

空氣能熱水器是根據熱卡諾循環原理開發設計的熱源熱水設備，它是利用壓縮機排出的高溫高壓氣體熱量作為熱源介質將冷水加熱的。

壓縮機工作時，從蒸發器吸入低溫低壓的制冷劑，通過壓縮機做功將制冷劑壓縮成高溫高壓氣體進入冷凝器與冷水進行熱量交換。在冷凝器中，高溫高壓的制冷劑被冷凝成為低溫高壓的液態，此過程會釋放出大量熱量。包圍在冷凝器冷凝器周圍的冷水吸收這些熱量而不斷升溫，達到將水加熱的作用。
低溫高壓的制冷劑經過節流裝置降壓后，變成低溫低壓的液體，在蒸發器里蒸發吸收空氣中的熱量而變成低溫低壓的氣體并回到壓縮機里，完成一個工作循環。此循環將不斷持續下去，直到CPU發出停機指令。

空氣能熱水器的原理和空調制熱有點類似，都是吸收環境熱量的。區別是空調是傳遞到室內，而空氣能熱水器是傳遞到水箱，也就是通過吸收空氣中的熱量來加熱水。具體的工作原理是，室外機從室外空氣中吸熱，經過壓縮機壓縮之后讓空氣溫度不斷升高，再通過換熱器將熱量傳遞給水，從而達到加熱水的目的。